Лесные пологи помогают определить скорость естественного удобрения

Исследователи из США и Швеции сообщают в журнале Science об обнаружении нового фактора, контролирующего естественное поступление азота в экосистемы бореальных лесов. Азот является ключевым питательным веществом, определяющим продуктивность (а, следовательно, и потребление углерода) в этих лесах.

В нетронутых бореальных экосистемах большая часть нового азота поступает через цианобактерии, живущие на побегах перистых мхов, растущих плотными подушками на лесной подстилке. Эти бактерии преобразуют атмосферный азот в форму, пригодную для использования другими организмами — процесс, известный как «азотфиксация». Учёные показали, что этот процесс естественного удобрения частично контролируется деревьями и кустарниками, расположенными над мхами.

В ходе полевых исследований, когда в моховой слой помещали специальные трубки для сбора азота, осаждающегося из полога леса, выяснилось, что при высоком уровне такого осаждения (типично для молодых лесов) фиксация азота мхами была крайне низкой. В старых, малопродуктивных лесах, где на мох осаждалось очень мало азота, скорость азотфиксации, напротив, была чрезвычайно высокой.

Поскольку азотфиксация — энергозатратный процесс, цианобактерии при высоких концентрациях биодоступного азота в среде потребляют его, вместо того чтобы тратить энергию на фиксацию нового. Таким образом, содержание азота в воде, просачивающейся сквозь полог леса, выступает регулятором поступления нового азота в эти экосистемы. По этой же причине повышенные выпадения азота из-за загрязнения, вероятно, снижают скорость азотфиксации мхами, что в долгосрочной перспективе может ликвидировать этот естественный источник плодородия леса.

Эти выводы важны в глобальном масштабе, поскольку перистые мхи и связанные с ними цианобактерии являются основным источником биологически фиксированного азота в биоме бореальных лесов. Доминирующий вид Pleurozium schreberi также встречается в арктических и умеренных биомах, что, возможно, делает его самым широко распространённым азотфиксирующим видом растений на Земле. Понимание механизмов обратной связи, регулирующих фундаментальные процессы в экосистемах, необходимо для прогнозирования долгосрочной динамики глобального углерода.